TW202407272A - 用於冷卻包含氫或氦的流體的系統和方法 - Google Patents

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提莫西 格斯漢那
布倫特 海爾曼
約瑟夫 施瓦茨
馬修 瓦特
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Abstract

一種用混合製冷劑冷卻包括氫或氦的進料流的系統，包括預冷卻熱交換器。壓縮系統具有與預冷卻熱交換器流體連通的入口，並接收和增加製冷劑蒸汽流的壓力，該製冷劑蒸汽流包括與至少一種其他製冷劑混合的氫氣和/或氦氣，使得混合物的分子量大於6kg/kgmol。壓縮系統具有與預冷卻熱交換器流體連通的出口。第一製冷劑分離裝置接收來自預冷卻熱交換器的流體，並具有與預冷卻熱交換器流體連通的液體出口和蒸汽出口。製冷劑純化器具有與第一製冷劑分離裝置的蒸汽出口流體連通的純化器入口和與預冷卻熱交換器流體連通的出口。

Description

用於冷卻包含氫或氦的流體的系統和方法
本申請要求2022年5月16日提交的美國臨時申請第63/342338號的權益，其內容通過引用結合於此。
本發明總體涉及用於液化氣體的系統和方法，更具體地，涉及用於液化包含氫或氦的流體的系統和方法。
工業氣體比如天然氣或氫氣有利地以液態儲存或運輸，因爲它們占據小得多的體積(例如天然氣是氣態的1/600，氫氣是1/848)。液化氣體通常被蒸發回氣態，以便在現場或系統中使用。
氣態氫通過冷卻到約20-25K以下而轉化爲液態氫。典型的冷卻過程利用大量能量，並且在設備成本方面非常昂貴。該過程可包括多個製冷循環，並涉及多級氣體壓縮。
現有技術的氫液化系統通常使用往復式壓縮機或螺桿式壓縮機。可以使用動態壓縮機進行氫液化的系統和/或過程是合乎需要的。動態壓縮機比往復式壓縮機更可靠，比螺桿式壓縮機更高效。動態壓縮機包括不需要正排量的壓縮機，例如離心式壓縮機、徑流式壓縮機或軸流式壓縮機。在現有技術的液化系統中，動態壓縮機不太適合低分子量氣體(＜6 kg/kgmol)，如氫氣或氦氣。
Beddome的美國專利3992167中介紹了現有技術的氫液化系統的示例，該專利描述了一種過程，其中丙烷被添加到氫中，使得被壓縮的製冷劑循環流是33%的丙烷和67%的氫。具有比丙烷更高分子量的附加組分是期望的，以通過允許更多的壓縮功率用於氫氣或氦氣來提高過程的效率，並簡化附加組分與氫氣或氦氣的分離。Beddome的‘167專利的過程還包含單個吸附純化單元，用於將氫氣流輸送到過程的最冷部分。這導致當吸附劑再生時未冷凝的烴從過程中排出。具有接近零的碳氫化合物排放的過程是期望的，並且根據環境法規可能是特別重要的。
Grenier的美國專利5579655描述了一種現有技術過程，其中將少量的飽和C2、C3、可選的C4和C5烴與氫氣混合形成混合製冷劑。該過程包括單獨的氫氣進料流，其被液化並且不與混合製冷劑流混合，因此在75-80K下需要雙低溫純化器。由於混合製冷劑中包含乙烷，從少量混合製冷劑組分中純化氫氣更加複雜，並且需要液體丙烷洗滌塔來進行分離，導致需要連續的烴補充以補償損失到環境中的烴。液態丙烷洗滌塔也增加了過程的成本和複雜性。
Cardella等人的美國專利10928127描述了一種使用混合製冷劑進行氫液化的方法。提到的混合製冷劑包含氮、氖、氬和碳氫化合物，但不包含氫或氦。這裏描述的本發明的混合製冷劑必須包含氫或氦。此外，美國專利10928127中描述的方法還使用基本上純的氫氣流，其需要正排量壓縮機作爲混合製冷劑之外的單獨製冷劑。美國專利10928127中描述的過程沒有提供低於85K的氫氣進料的預冷卻。與使用液氮預冷卻的標準方法或本文描述的發明相比，這增加了氫氣製冷劑的製冷負荷。
Muenger的美國專利3490245描述了一種熱交換器，其通過將微量雜質(包括二氧化碳、硫化氫、二硫化碳和硫化羰)從被純化的物流中凍結而從氨合成進料中除去微量雜質。已經證明，這種類型的熱交換器可以用來代替吸附系統來去除雜質，如果不去除這些雜質，這些雜質將在冷箱熱交換器中冷凍。凍結裝置被定義爲通過選擇性地冷凍特定的一種或多種成分來從混合流中去除一種或多種雜質的裝置。美國專利3490245中描述的裝置是凍結裝置的一個示例。
本主題的多個方面可以在下面描述和要求保護的方法、設備和系統中單獨或一起實施。這些方面可以單獨使用或者與本文所述主題的其他方面結合使用，並且對這些方面的描述並不旨在排除這些方面的單獨使用或者這些方面的單獨請求項或者如所附請求項中闡述的不同組合。
一方面，一種用於用混合製冷劑冷卻包括氫或氦的進料流的系統包括預冷卻熱交換器，其具有進料流冷卻通道、第一製冷劑冷卻通道、第二製冷劑冷卻通道和製冷劑加溫通道。壓縮系統具有與製冷劑加溫通道流體連通的入口，並配置成接收和增加與至少一種其他製冷劑混合的氫和/或氦的製冷劑蒸汽流的壓力，使得混合物的分子量大於6kg/kgmol。壓縮系統具有與第一製冷劑冷卻通道流體連通的出口。第一製冷劑分離裝置配置成在預冷卻熱交換器中接收來自第一製冷劑冷卻通道的流體。第一製冷分離裝置具有與製冷劑加溫通道流體連通的液體出口和蒸汽出口。
製冷劑純化器具有與第一製冷劑分離裝置的蒸汽出口流體連通的純化器入口和與第二製冷劑冷卻通道流體連通的出口。第二製冷劑冷卻通道具有與製冷劑加溫通道流體連通的出口。
另一方面，一種液化包含氫或氦的進料流的方法包括以下步驟：將氫或氦製冷劑與至少一種分子量高於氫或氦的附加製冷劑組分混合以形成分子量爲至少6kg/kgmol的混合製冷劑；使用動態壓縮機壓縮混合製冷劑；在75K或更高的溫度下從氫或氦製冷劑中分離出至少一種附加製冷劑組分，以獲得剩餘的氫或氦製冷劑；以及使用剩餘的氫或氦製冷劑冷卻氫或氦進料流，以從進料流中産生液態氫或氦産物。
又一方面，一種用於用混合製冷劑冷卻包含氫或氦的低溫流體進料流的系統包括預冷卻熱交換器，其具有預冷卻進料流冷卻通道、低壓製冷劑加溫通道、中壓製冷劑加溫通道、第一製冷劑冷卻通道和第二製冷劑冷卻通道。混合氣體壓縮機配置成從低壓製冷劑加溫通道接收混合製冷劑蒸汽流。混合氣體後冷卻器與混合氣體壓縮機流體連通。混合裝置具有與混合氣體後冷卻器流體連通的第一入口、第二入口和混合裝置蒸汽出口。第二入口配置成接收來自中壓製冷劑加溫通道的混合製冷劑蒸汽流。第一級間壓縮機與混合裝置蒸汽出口流體連通。第一級間後冷卻器與第一級間壓縮機流體連通。高壓蓄能器與第一級間後冷卻器流體連通，並具有高壓蓄能器蒸汽出口和高壓蓄能器液體出口。高壓蓄能器蒸汽出口與第一製冷劑冷卻通道流體連通，高壓蓄能器液體出口與中壓製冷劑加溫通道流體連通。第一製冷劑分離裝置與第一製冷劑冷卻通道流體連通，並且具有與低壓製冷劑加溫通道流體連通的第一製冷劑分離裝置液體出口和與第二製冷劑冷卻通道流體連通的第一製冷劑分離裝置蒸汽出口。第二製冷劑分離裝置與第二製冷劑冷卻通道流體連通，並且具有與低壓製冷劑加溫通道流體連通的第二製冷劑分離裝置液體出口和第二製冷劑分離裝置蒸汽出口。製冷劑純化器具有與第二製冷劑分離裝置蒸汽出口流體連通的純化器入口和純化器出口，其中純化器出口與低壓製冷劑加溫通道和中壓製冷劑加溫通道流體連通。
這裏應注意的是，管綫、導管、管道、通道和類似結構以及相應的流有時都用圖中所示的相同元件編號來表示。
此外，如本文所用，並且如本領域所知，熱交換器是這樣的裝置或裝置中的區域，其中在不同溫度的兩個或更多個流之間或者在流和環境之間發生間接熱交換。此外，本文提到的所有熱交換器可被結合到一個或多個熱交換器裝置中，或者可以各自是單獨的熱交換器裝置。如本文所用，除非另有說明，術語“連通”等通常指流體連通。並且儘管連通的兩種流體可以在混合時交換熱量，但這種交換與熱交換器中的熱交換不同，儘管這種交換可以發生在熱交換器中。
如本文所用，術語“高”、“中”、“暖”、“冷”等是相對於可比較的流而言的，這是本領域的慣例。
僅作爲非限制性示例，以下描述中提及的任何塔可以是噴霧塔、填料塔、板式塔和/或其任意組合。
在說明書中結合附圖引入的附圖標記可以在一個或多個後續附圖中重複用於共享的元件或部件，而無需在說明書中進行附加描述來爲其他特徵提供上下文。
在請求項中，字母用於標識要求保護的步驟(例如a、b和c)。這些字母用於幫助參考方法步驟，並不旨在指示執行所要求保護的步驟的順序，除非且僅在請求項中具體記載了這種順序的範圍內。
下面描述的公開內容的實施例提供了用於液化氫或氦的方法和設備，該類型使用製冷循環(其循環流體主要包括氫或氦)和可選的封閉補充製冷劑製冷循環。主製冷循環流體是包含氫或氦以及至少一種具有較高分子量和較高沸點的附加組分的混合物，該混合物在冷箱外部被壓縮，並用於爲冷箱中的氫或氦進料流提供冷卻。通過在低於環境溫度且高於約75K的溫度下的一系列優先的部分冷凝步驟和吸附和/或凍結和/或蒸餾，從冷箱中的富氫或富氦製冷劑流中除去一種或多種附加組分。除去的組分爲冷卻箱提供冷卻，因爲它們被閃蒸至低壓，被重新加熱，並再循環回到壓縮系中的某一點。在作爲直接接觸混合容器操作的至少一個級間壓縮鼓中，在氫氣或氦氣和一種或多種附加組分之間包括受控的直接傳熱和傳質處理步驟，提供同時的傳熱和傳質，確保高分子量組分的蒸發和在所有情况下混合製冷劑流的構成、分子量和熱性質的控制。剩餘的低溫純化的氫或氦在低於約75-80K的溫度下用作主製冷劑。
通過混合隨後被去除的其他組分來增加壓縮的含氫或氦流的分子量，允許在混合製冷劑的壓縮過程中使用動態壓縮機來代替不太可靠的往復式壓縮機。
此外，在下述實施例中使用比現有技術更高分子量的組分提高了壓縮機性能，同時保持混合物中相對高的氫濃度。氟化烴的使用增加了添加組分的分子量，這降低了增加混合物分子量所需的量，從而可以增加混合物中氫或氦濃度。
以下公開的實施例通過利用由較高分子量組分提供的補充製冷負荷，降低補充製冷劑預冷循環所需的功率。這種補充製冷負荷主要發生在約190K以上。這些改進提高了預冷卻過程的整體效率。供應的過量補充製冷負荷可超過氫氣/補充製冷劑預冷卻系統的需求，並且該過量負荷可爲其他過程或系統提供製冷。
下面公開的實施例也使用不包含在低於約190K的溫度下沸騰的烴的製冷劑混合物。從現有技術中提出的混合物中除去乙烷和乙烯顯著簡化和改善了在氫或氦流被供給到冷端過程之前從氫或氦流中分離烴。附圖的描述涉及氫是進料流和待液化材料的情况。如果使用氦，則沒有正仲轉化催化劑，最終溫度較低，但該描述通常適用。
在一實施例中，如圖1所示，處於約14-26巴和接近環境溫度的高壓氫進料101在預冷卻換熱器1中被冷卻到約77-80K，並作爲預冷卻氫進料102離開。如現有技術中已知，預冷卻熱交換器1位於絕緣冷箱7的內部。預冷卻熱交換器1可以在氫氣冷卻通道中填充正仲轉化催化劑2，以促進一部分高壓氫進料101從正氫轉化爲仲氫。預冷卻氫進料102被送到類似於第二製冷劑純化器23的基於吸附的低溫純化器(51，如圖2所示)，並且其中大部分氫被液化的氫液化過程是本領域公知的(圖2中示出了一示例)。一小部分預冷卻氫進料作爲冷氫再循環流103返回到預冷卻熱交換器1。
冷氫再循環流103在預冷卻熱交換器1中被加溫，以爲高壓氫進料101提供冷卻。冷氫再循環將處於比高壓氫進料101更低的壓力。該流可以可選地通過正仲轉化催化劑3，以利用轉化中可獲得的額外冷卻能力。冷氫再循環流103作爲暖氫再循環流104離開預冷卻熱交換器1，暖氫再循環流104可被壓縮並作爲高壓氫進料101的一部分返回到過程中。
在許多情况下，可選的高壓補充製冷劑比如氮111在預冷卻熱交換器1中被冷卻，以形成冷高壓補充製冷劑流112，其在補充製冷劑膨脹器4中膨脹，以形成冷補充製冷劑流113。冷補充製冷劑流113爲預冷卻熱交換器1提供冷卻，並作爲暖低壓補充製冷劑流114離開，該補充製冷劑流114在補充製冷劑壓縮機5中被壓縮以形成熱壓縮補充製冷劑流115，其在補充製冷劑壓縮機後冷卻器6中被冷卻以形成高壓補充製冷劑進料111。補充製冷劑壓縮機5和後冷器6可以由一個以上級構成，這取决於所需的壓力上升。同樣，補充製冷劑膨脹器4也可以由一個以上級構成。可替代地，可以增强循環以包括更有效的方案，例如圖3所示的方案。
由氫和/或氦以及至少一種具有較高分子量且沸點高於80K的其他物質構成的低壓氣體混合物121在第一混合氣體壓縮機11中被壓縮，並在第一壓縮機後冷卻器12中被冷卻，以形成可被送到混合容器13的第一中壓混合物122。第一混合氣體壓縮機11可以是單級壓縮機、具有多於一級的壓縮機或者多級壓縮機的最低壓力級。混合容器13被設計成在有或沒有液位的情况下操作，並包含噴霧器和/或加熱盤管、填料或其他裝置，以增强入口流之間的直接接觸和傳熱傳質。這些其他物質的示例包括碳氫化合物、鹵代烴、全氟化碳、氖和其他製冷劑。第二混合物123離開混合容器13，並在第二混合氣體壓縮機14中被壓縮，並在第二壓縮機後冷卻器15中被冷卻，以形成第二中壓混合物124，其被供給到第一相分離器或級間分離裝置16，其被設計用於除去可能形成的任何少量液體。第二混合氣體壓縮機14可以是單級壓縮機、具有多於一級的壓縮機或者在比第一混合氣體壓縮機更高的壓力下運行的多級壓縮機的一級或多級。混合容器13熱量輸入的受控操作通過允許混合物在其飽和或露點條件下或接近其飽和或露點條件下操作，使第二混合物123中較高分子量組分的量最大化。這增加了第二混合物的分子量，並提高了其被壓縮的能力。第三混合物125離開級間分離裝置16，並且在第三混合氣體壓縮機17中被壓縮，並且在第三壓縮機後冷卻器18中被冷卻，以形成高壓混合物126，其被供給到第二相分離器或高壓蓄能器19。第三壓縮機可以是單級壓縮機、具有多於一級的壓縮機或者在比第二壓縮機更高的壓力下運行的多級壓縮機的一級或多級。如圖1所示，在以下所有實施例中，第一、第二和第三混合氣體壓縮機11、14和17位於冷箱7的外部。
第一液體160離開級間分離裝置16的底部，並且可以通過第一相分離器閥41排出，以形成低壓第一液體161。主要包含原始混合物中的高分子量組分的第二液體162離開高壓蓄能器19的底部，並且可以通過第二相分離閥42排出，以形成低壓第二液體163，並與低壓第一液體161混合，以形成低壓混合液體164。
低壓混合液體164可以分布在四個不同的流中，即混合容器再循環流170、混合容器製冷進料166、低壓氣體混合物容器製冷進料167和低壓氣體混合物容器再循環流172。混合容器再循環流170通過混合容器閥43膨脹，形成低壓混合容器再循環流171，其返回到混合容器13。混合容器製冷進料166通過混合容器製冷膨脹裝置45(例如閥)膨脹，以形成冷卻混合容器製冷劑169，其向預冷卻熱交換器1提供冷卻並返回到混合容器13。冷卻混合容器製冷劑174的一部分可以作爲單獨流被輸送通過預冷卻熱交換器1，使得它作爲兩相流離開預冷卻熱交換器1。這可以减小熱交換器中的溫差並提高效率。低壓氣體混合物容器製冷進料167通過低壓混合物容器製冷膨脹裝置46(例如閥)膨脹，以形成冷卻低壓氣體混合物容器製冷劑168，其向預冷卻熱交換器1提供冷卻並返回到低壓氣體混合物容器24。低壓氣體混合物容器再循環流172通過低壓氣體混合物容器閥44膨脹，以形成减壓氣體混合物容器再循環流173，其返回到低壓氣體混合物容器24。來自混合容器13的積聚液體175可以使用混合容器泵49加壓，以形成加壓的積聚液體176，並與第一液體160或第二液體162混合。泵49和混合容器13允許壓縮機進料流的分子量被控制並保持在相對高的水平。可替代地(未示出)，積聚液體175可以與低壓氣體混合物容器進料143混合，並供給到低壓氣體混合物容器24。
第二相分離器蒸汽127離開高壓蓄能器19的頂部，並且在預冷卻熱交換器1中被冷卻，以形成第一冷卻混合製冷劑128，其被供給到第一混合製冷劑分離器20。第一混合製冷劑蒸汽129離開第一混合製冷劑分離器20的頂部，並返回到預冷卻熱交換器1，在此它被進一步冷卻以形成第二冷卻混合製冷劑流130，其被供給到第二混合製冷劑分離器21。第二混合製冷劑蒸汽131離開第二混合製冷劑分離器21的頂部，並在混合製冷劑純化器22中被純化，該純化器基本上除去沸點高於80K的所有混合物組分。混合製冷劑純化器22可以是吸附系統，其優先除去沸點高於80K的混合物組分。吸附系統通常由一個以上吸附床構成，使得一個或多個吸附床可以再生，而另一個或多個吸附床是活性的。凍結裝置、蒸餾塔或其他純化方法也可以用作製冷劑純化器。凍結裝置將需要類似的再生。混合製冷劑純化器再生進料191用於將捕獲的雜質清除出混合製冷劑純化器22，以將其再生用於新的進料步驟。純化器再生進料通常由氮、氫、氦或其混合物構成。再生通常在比純化器的典型操作壓力和溫度更低的壓力和更高的溫度下進行。當有至少兩個混合製冷劑純化器時，可以選擇性地去除第一純化器中的痕量重質製冷劑組分，而不去除隨進料引入的較輕雜質，例如氮或氬。含雜質再生流192可以再循環到第一混合氣體壓縮機或低壓氣體混合容器24的入口。這允許系統回收在製冷劑純化器22中去除的混合製冷劑中的痕量其他物質。在烴用作另一種物質的情况下，與現有技術中的過程不同，這確保烴的基本上完全回收和基本上零烴排放。
純化的氫/氦流132離開混合製冷劑純化器22，並返回到預冷卻熱交換器1，在此其被進一步冷卻，並作爲冷卻製冷劑133離開，該製冷劑在第二製冷劑純化器23中被進一步純化，該純化器類似於混合製冷劑純化器22，除了第二製冷劑純化器被設計成去除較輕雜質，包括氮和氬，而混合製冷劑純化器被設計成去除沸點高於80K的較高分子量物質。低溫製冷劑134離開第二製冷劑純化器23，並被供給到氫液化過程。類似於混合製冷劑純化器22，第二製冷劑純化器再生進料193用於再生第二製冷劑純化器23。第二含雜質再生物流194的全部或一部分可以再循環到粗氫純化器(未示出)或排出，因爲氮、氬和其他輕雜質如果從不被除去會積累到不可接受的高濃度。可替代地，一部分再生流可以再循環到壓縮機入口，這取决於其壓力。粗氫純化器是位於高壓氫進料101上游的裝置，並且可以是例如變壓吸附系統，其將氫從由氫産生系統比如重整器或電解器産生的混合物中的其他組分中分離出來。在一替代方案中，兩個製冷劑純化器可以組合成單個單元。在這種情况下，再生流可以再循環到粗氫純化器，或者一部分再生流可以再循環到壓縮機入口，這取决於其壓力。
第一混合製冷劑液體181離開第一混合製冷劑分離器20的底部，並在第一混合製冷劑液體膨脹裝置47(例如閥)中膨脹，以冷卻該流並降低其壓力，從而形成冷卻低壓第一混合製冷劑液體流182。第二混合製冷劑液體184離開第二混合製冷劑分離器21的底部，並在第二混合製冷劑液體膨脹裝置48(例如閥)中膨脹，以冷卻該流並降低其壓力，從而形成冷卻低壓第二混合製冷劑液體流185。冷卻低壓第一混合製冷劑液體流182和冷卻低壓第二混合製冷劑液體流185結合形成低壓混合製冷劑再循環流183，其進入預冷卻熱交換器1以提供冷卻。
低壓製冷劑141從氫液化過程中再循環，並進入預冷卻熱交換器1以提供冷卻。低壓製冷劑141在預冷卻熱交換器1中與冷卻低壓氣體混合物容器製冷劑168和低壓混合製冷劑再循環流183混合，並作爲暖混合製冷劑142離開，該暖混合製冷劑142與减壓氣體混合物容器再循環流173結合以産生進入低壓氣體混合物容器24的低壓氣體混合物容器進料143。
中壓製冷劑151離開氫液化過程並進入預冷卻熱交換器1以提供冷卻。中壓製冷劑151在預冷卻熱交換器1中與冷卻混合容器製冷劑169混合，並作爲進入混合容器13的混合容器再循環進料152離開。
圖2示出了用於生産液態氫産物的示例冷端過程。在本領域中已知的這種配置有許多變型，這些變型可能適於本公開的技術。圖2所示的示例僅僅是許多可能選項中的一個。所選擇的冷端配置對本公開的技術或其使用沒有重要影響。
來自圖1的預冷卻氫進料102進入氫進料純化器51，類似於圖1中的第二製冷劑純化器。氫進料純化器在流被進一步冷卻之前去除氫進料中的任何雜質。這些雜質通常主要由氮和氬以及可能在低溫熱交換器中冷凍的其他痕量成分構成。純化氫進料201離開氫進料純化器51並進入第一冷熱交換器53，在那裏它被冷卻，並且一部分正氫在位於第一冷熱交換器催化劑通道52中的轉化催化劑上被轉化爲仲氫，以産生第二純化氫進料202。
第二純化氫進料202離開第一冷熱交換器53，並進入第二冷熱交換器55，其中一部分正氫在位於第二冷熱交換器催化劑通道54中的轉化催化劑上轉化爲仲氫，以産生第三純化氫進料203。第三純化氫進料203離開第二冷熱交換器55並進入第三冷熱交換器57，其中一部分正氫在位於第三冷熱交換器催化劑通道56中的轉化催化劑上轉化爲仲氫，以産生第四純化氫進料204。第四純化氫進料204離開第三冷熱交換器57並進入第四冷熱交換器59，其中一部分正氫在位於第四冷熱交換器催化劑通道58中的轉化催化劑上轉化爲仲氫，以産生第五純化氫進料205。如果需要，冷熱交換器可以組合成一個、兩個或三個具有側進料和出口的熱交換器。在大多數情况下，這些熱交換器將組合，以减少資本成本、管道、連接和冷箱體積。所選擇的熱交換器的組合不影響本發明的技術或其用途。
第五純化氫進料205通過膨脹裝置比如氫産物膨脹閥60膨脹，形成兩相氫進料206，其在氫氣産物分離器61中分離。液態氫産物207從分離器底部排出。冷氫蒸汽208從分離器的頂部移除，並被供給到第四冷熱交換器59、第三冷熱交換器57、第二冷熱交換器55和第一冷熱交換器53，在那裏它被加熱以提供氫進料的冷卻。冷氫蒸汽208在分別離開第四熱交換器59、第三熱交換器57和第二熱交換器55之後形成第一暖氫蒸汽流209、第二暖氫蒸汽流210和第三暖氫蒸汽流211，並作爲冷氫再循環流103離開熱交換器，如圖1和2所示。
低溫製冷劑134離開圖1所示的第二製冷劑純化器23，被供給到圖2的第一冷熱交換器53，並作爲第一氫製冷劑221離開，該第一氫製冷劑221在第一膨脹器進料222和第二冷熱交換器製冷劑進料223之間分流。第一膨脹器進料222在第一氫膨脹器62中膨脹以産生第一氫膨脹器産物224，其用於在第二冷熱交換器55中提供冷卻，作爲暖第一氫膨脹器産物225離開，並在作爲中壓製冷劑151離開之前離開第一冷熱交換器53，如圖1和2所示。第二冷熱交換器製冷劑進料223被供給到第二冷熱交換器55，並作爲第二氫製冷劑226離開，該第二氫製冷劑226在第二膨脹器進料227和第三冷熱交換器製冷劑進料231之間分流。第二膨脹器進料227在第二氫膨脹器63中膨脹以産生第二氫膨脹器産物228，其用於在第三冷熱交換器57中提供冷卻。
第三冷熱交換器製冷劑進料231被供給到第三冷熱交換器57，並作爲第三氫製冷劑232離開，該第三氫製冷劑232被供給到氫製冷劑膨脹閥64，以形成兩相氫製冷劑233，其在製冷劑分離器65中被分離。液體製冷劑237從分離器的底部移除，並在第四冷熱交換器59中提供冷卻，在那裏它被至少部分蒸發並作爲第二兩相製冷劑238返回到製冷劑分離器。冷氫製冷劑蒸汽234從製冷劑分離器65的頂部移除，與第二氫膨脹器産物228混合以形成冷製冷劑進料229，並被供給到第三冷熱交換器57，作爲第二冷製冷劑進料235離開第二冷熱交換器55，並且作爲第三冷製冷劑進料236離開第一冷熱交換器53，在那裏它被加溫以爲氫進料提供冷卻。冷製冷劑供給229作爲低壓製冷劑141離開冷熱交換器，如圖1和2所示。圖2的熱交換器53、55、57和59可以位於圖1的冷箱7內，或者它們可以位於它們自己的冷箱內。
圖2所示過程的替代方案包括這樣的過程，其中膨脹器串聯操作而不是並聯操作，或者其中熱交換器以單種可能配置中的任何一種進行組合。如果氦用作製冷劑，並且該過程用於液化氫，則沒有必要産生液氦，並且製冷劑分離器65也沒有必要，因爲沒有液體製冷劑237。這些變化都不影響這裏描述的技術的實踐和優點。
圖3示出了具有改進的補充製冷劑冷卻系統的另一示例暖端過程。補充製冷劑可以是氮或另一種具有用於所需循環的適當製冷特性的製冷劑。所有數字基本代表如圖1所示和前面所述的相同的流或設備。該替代方案包括改進的補充製冷劑製冷回路，預冷卻氫進料102與冷卻製冷劑133混合，並被供給到單個氫純化器33，以産生組合的預冷卻氫流135。其他過程包括使用改進的補充製冷劑製冷回路或冷流的混合，但不包括其他過程。
將預冷卻氫進料102和純化氫流132合併以形成合併純化器進料135的優點在於，對於這兩種流僅需要一個低溫純化器，並且産生合併純化器産物136。缺點是兩個流必須處於相同的壓力，並且製冷劑和進料必須是相同的材料。例如，如果氦製冷劑用於液化氫，則這些流不能被合併。通過消除第二純化器並隨後縮小冷箱來降低資本成本的益處可與降低操作靈活性的成本進行比較，以確定混合流是否有益。在這種情况下，如圖2所示，一部分合併純化器産物136被分流以形成純化氫進料201，而剩餘部分變成如圖2所示的低溫製冷劑134。
改進的補充製冷劑製冷回路包括冷卻高壓補充製冷劑流211，其被供給到預冷卻熱交換器1。第一補充製冷劑部分212取自冷卻高壓補充製冷劑流211，並在第一補充製冷劑膨脹器4中膨脹，以形成第一補充製冷劑213，其返回到預冷卻熱交換器1，在那裏它提供製冷。第二補充製冷劑部分214取自溫度低於第一部分212的冷卻高壓補充製冷劑流211，並在第二補充製冷劑膨脹器5中膨脹以形成第二補充製冷劑215，其返回到預冷卻熱交換器1，在那裏它提供製冷。冷卻高壓補充製冷劑流211的剩餘補充製冷劑217以最低溫度離開預冷卻熱交換器1，並在補充製冷劑膨脹閥6中膨脹，以形成冷補充製冷劑218，其返回到預冷卻熱交換器1，在那裏它提供製冷。冷補充製冷劑218在預冷卻熱交換器1中被加溫，以産生加溫低壓補充製冷劑再循環219，其在第一補充製冷劑壓縮機7中被壓縮，以形成壓縮第一補充製冷劑220，並在第一補充製冷劑壓縮機後冷卻器8中被冷卻，以産生第一中壓補充製冷劑再循環221。第一補充製冷劑213和第二補充製冷劑215在預冷卻熱交換器1中結合，並被加溫以産生加溫中壓補充製冷劑再循環216，其與第一中壓補充製冷劑再循環221結合以産生中壓補充製冷劑222。中壓補充製冷劑222在第二補充製冷劑壓縮機9中被壓縮以形成壓縮中壓補充製冷劑223，並在第二補充製冷劑壓縮機後冷卻器10中被冷卻以産生冷卻高壓補充製冷劑流211。第一補充製冷劑壓縮機和/或第二補充製冷劑壓縮機可以是單級壓縮機、具有多於一級的壓縮機或多級壓縮機的一級或多級，使得第二補充製冷劑壓縮機在比第一補充製冷劑壓縮機更高的壓力下運行。
在一替代方案中，高壓補充製冷劑流211的第一部分212的冷卻加壓第一補充製冷劑部分251的一部分被輸出到外部過程31以用作製冷劑。補充製冷劑然後作爲補充製冷劑返回流252返回到該過程。外部過程31可以是能够利用第一補充製冷劑部分212的溫度和環境溫度之間的附加製冷的任何過程。另一替代方案是第一補充製冷劑213的一部分可被輸出。這具有處於較低溫度的優點，並且在外部過程31中不需要附加膨脹裝置，但也具有較低壓力和較小驅動力來移動通過外部過程31。
在圖4的過程中，165在混合容器製冷膨脹裝置45中膨脹之前被供給到預冷卻熱交換器1。這允許冷卻混合容器製冷劑169處於比可能的溫度更低的溫度，並爲該過程提供附加冷卻。圖4所示的另一變型是第一混合製冷劑液體181在第一混合製冷劑液體膨脹裝置47B或第二混合製冷劑液體膨脹裝置47A(例如閥)中分流和膨脹，以冷卻該流並降低其壓力，從而形成冷卻低壓第一混合製冷劑液體流182或第二低壓混合製冷劑再循環流183A，其具有比冷卻低壓第一混合製冷劑液體流182更高的壓力。冷卻低壓第一混合製冷劑液體流182與冷卻低壓第二混合製冷劑液體流185結合以形成冷混合製冷劑再循環流183B，其與進入預冷卻熱交換器1的低壓製冷劑141混合以爲該過程提供製冷。
能够實踐所公開的技術的其他潜在配置對於本領域技術人員來說是顯而易見的。
示例參考圖5，下面的示例示出了實踐本發明的一種可能方法。該過程生産15噸/天(625千克/小時)的液氫産物。所選擇的流的條件和構成如表1所示。
爲本示例選擇的混合製冷劑是氫、丙烷和異戊烷的混合物。低壓氣體混合物121的分子量爲~28kg/kgmol，第二混合物123的分子量爲~11kg/kgmol。這些足够高，以使用動態壓縮機，其比用於氫的典型容積式壓縮機具有更高的可靠性，氫的分子量爲~2kg/kgmol。可以使用其他碳氫化合物或其他製冷劑，包括鹵代烴和部分鹵代烴。也可以使用其他成分或比例。由於示例中的條件和製冷劑構成，在圖4所示的流160、167、170、172或175中沒有流動，因此這些流沒有在圖5中示出。
高壓氫進料101爲373.5kgmol/hr。熱氫再循環流104流量爲35.3kgmol/hr。這意味著338.2kgmol/hr的氫在該過程中被液化。液體産物流量爲15公噸/天，或310.0 kgmol/hr。從過程到卡車離開工廠大門，估計損耗爲7-10%，或約8.5%。這些損失中的大部分可以用這裏沒有描述的適當設備回收並再循環到進料中。
生産該液體産物所需的製冷由包含51.4%氫、29.4%丙烷和19.2%異戊烷的低壓氣體混合物121提供，其在第一混合氣體壓縮機11中被壓縮至1.2巴至4.0巴。該流在混合容器13中與混合容器再循環進料152混合與形成第二混合物123，壓縮至34.1巴並在第二相分離器19中分離。離開第二相分離器19的第二液體162包含大部分異戊烷和一些丙烷以及少量溶解的氫。該流在預冷卻熱交換器1中冷卻至199.8K，並被再循環至混合容器13。
第二相分離器蒸汽127離開第二相分離器19的頂部，並在預冷卻熱交換器1中被冷卻到155.3K，以形成第一冷卻混合製冷劑128，其被供給到第一混合製冷劑分離器20。包含幾乎所有剩餘異戊烷和大部分丙烷的第一混合製冷劑液體181離開第一混合製冷劑分離器20的底部，並被分成流183A和182，流183A被膨脹至4.1巴並具有45.4kgmol/hr的摩爾流量，流182被膨脹至1.3巴並具有182.7kgmol/hr的流量。這兩個流在預冷卻熱交換器中提供冷卻，並被再循環至混合氣體壓縮機的第一級(183B)和第二級(183A)。
包含99.98%氫的第一混合製冷劑蒸汽129離開第一混合製冷劑分離器20的頂部，並返回到預冷卻熱交換器1，在那裏它被進一步冷卻到110.9K，形成第二冷卻混合製冷劑流130，其被供給到第二混合製冷劑分離器21。第二混合製冷劑液體184含有大部分剩餘的丙烷且流量僅爲0.3kgmol/hr，從第二混合製冷劑分離器21的底部排出，並且在第二混合製冷劑液體膨脹裝置48(例如閥)中膨脹，以在其形成上述返回製冷劑流183B的一部分之前冷卻該流並降低其壓力。
第二混合製冷劑蒸汽131離開第二混合製冷劑分離器21的頂部，並在混合製冷劑純化器22中被純化，以除去任何剩餘丙烷，在本例中小於1ppm。純化氫流132離開混合製冷劑純化器22，並返回到預冷卻熱交換器1，在那裏它被冷卻到80.1K，並作爲冷卻製冷劑133離開，該製冷劑133在第二製冷劑純化器23中被進一步純化，類似於混合製冷劑純化器22，除了第二製冷劑純化器從原始氫進料中去除1ppm的氮。低溫製冷劑134離開第二製冷劑純化器23，並被供給到氫液化過程。
在通過液化過程的閉環中循環之後，純氫低溫製冷劑作爲兩個單獨的流返回：低壓流141和中壓流151。1.3巴的低壓製冷劑141從氫液化過程中再循環，並進入預冷卻換熱器1以提供冷卻，並返回到混合氣體壓縮機的第一級。處於4.1巴的中壓製冷劑151離開氫液化過程，並進入預冷卻換熱器1以提供冷卻，並返回到混合氣體壓縮機的第二級。
表1—用於示例1的流條件和構成。 表1
流名稱 101 102 103 104 121 123
流描述
相 蒸汽 蒸汽 蒸汽 蒸汽 蒸汽 蒸汽
溫度 K 308.0 80.1 79.1 305.0 292.5 296.1
壓力 巴 20.0 19.9 1.4 1.4 1.2 4.0
流量 kgmol/hr 373.5 373.5 35.3 35.3 372.4 2342.8
分子量 kg/kgmol 2.0 2.0 2.0 2.0 27.8 10.8
組分
H2 摩爾分數 0.999999 0.999999 1.000000 1.000000 0.514377 0.847046
丙烷 摩爾分數 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.293648 0.067764
異戊烷 摩爾分數 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.191974 0.085188
N2 摩爾分數 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000001 0.000001
   
流名稱 127 128 129 130 131 132
流描述
相 蒸汽 混合 蒸汽 混合 蒸汽 蒸汽
溫度 K 308.1 155.3 155.3 110.9 110.9 110.9
壓力 巴 34.1 33.9 33.8 33.7 33.7 33.7
流量 kgmol/hr 2207.5 2200.7 1973.0 1973.0 1972.7 1972.7
分子量 kg/kgmol 7.5 7.5 2.0 2.0 2.0 2.0
組分
H2 摩爾分數 0.897428 0.897428 0.999827 0.999827 0.999999 0.999999
丙烷 摩爾分數 0.062009 0.062009 0.000171 0.000171 0.000000 0.000000
異戊烷 摩爾分數 0.040563 0.040563 0.000001 0.000001 0.000000 0.000000
N2 摩爾分數 0.000001 0.000001 0.000001 0.000001 0.000001 0.000001
流名稱 133 134 141 151 152 162
流描述
相 蒸汽 蒸汽 蒸汽 蒸汽 蒸汽 液體
溫度 K 80.1 80.1 79.1 79.1 292.6 308.1
壓力 巴 33.4 33.3 1.3 4.1 4.0 34.1
流量 kgmol/hr 1972.7 1972.7 189.7 1789.8 1970.4 135.3
分子量 kg/kgmol 2.0 2.0 2.0 2.0 7.6 65.9
組分
H2 摩爾分數 0.999999 1.000000 1.000000 1.000000 0.910267 0.024986
丙烷 摩爾分數 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.024863 0.161671
異戊烷 摩爾分數 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.064869 0.813342
N2 摩爾分數 0.000001 0.000000 0.000000 0.000000 0.000001 0.000001
流名稱 166 181 183A 183B 184
流描述
相 液體 液體 混合 液體 液體
溫度 K 199.8 155.3 158.5 158.7 110.9
壓力 巴 34.1 33.8 4.1 1.3 33.7
流量 kgmol/hr 135.3 227.7 45.4 182.7 0.3
分子量 kg/kgmol 65.9 54.7 54.7 54.7 44.0
組分
H2 摩爾分數 0.0024987 0.010078 0.010079 0.010068 0.004398
丙烷 摩爾分數 0.161671 0.597864 0.597864 0.598597 0.992619
異戊烷 摩爾分數 0.813342 0.392058 0.392058 0.391335 0.002983
N2 摩爾分數 0.000000 0.000001 0.000000 0.000000 0.000000
雖然已經示出和描述了本公開的優選實施例，但對於本領域技術人員來說顯而易見的是，在不脫離本公開的精神的情况下，可以對其進行改變和修改，本公開的範圍由所附請求項限定。
1:冷卻熱交換器 2、3:正仲轉化催化劑 4:補充製冷劑膨脹器 5:補充製冷劑壓縮機 6:後冷器 7:冷箱 11:第一混合氣體壓縮機 12:第一壓縮機後冷卻器 13:混合容器 14:第二混合氣體壓縮機 15:第二壓縮機後冷卻器 16:分離裝置 17:第三混合氣體壓縮機 18:第三壓縮機後冷卻器 19:高壓蓄能器 20:第一混合製冷劑分離器 21:第二混合製冷劑分離器 22:混合製冷劑純化器 23:第二製冷劑純化器 24:低壓氣體混合物容器 31:外部過程 41:第一相分離器閥 42:第二相分離閥 43:混合容器閥 44:低壓氣體混合物容器閥 45、46:製冷膨脹裝置 47、47A、47B:膨脹裝置 48:液體膨脹裝置 49:泵 51:低溫純化器 52:第一冷熱交換器催化劑通道 53:第一冷熱交換器 54:第二冷熱交換器催化劑通道 55:第二冷熱交換器 56:第三冷熱交換器催化劑通道 57:第三冷熱交換器 58:第四冷熱交換器催化劑通道 59:第四冷熱交換器 60:膨脹閥 61:分離器 62:第一氫膨脹器 63:第二氫膨脹器 64:氫製冷劑膨脹閥 65:製冷劑分離器 101:高壓氫進料 102:預冷卻氫進料 103:冷氫再循環流 104:暖氫再循環流 111:高壓補充製冷劑 112:冷高壓補充製冷劑流 113:冷補充製冷劑流 114:暖低壓補充製冷劑流 115:熱壓縮補充製冷劑流 121:低壓氣體混合物 122:第一中壓混合物 123:第二混合物 124:第二中壓混合物 125:第三混合物 126:高壓混合物 127:第二相分離器蒸汽 128:第一冷卻混合製冷劑 129:第一混合製冷劑蒸汽 130:第二冷卻混合製冷劑流 131:第二混合製冷劑蒸汽 132:純化的氦流 133:冷卻製冷劑 134:低溫製冷劑 135:預冷卻氫流 136:純化器産物 141:低壓製冷劑 142:暖混合製冷劑 143:低壓氣體混合物容器進料 151:中壓製冷劑 152:混合容器再循環進料 160:第一液體 161:低壓第一液體 162:第二液體 163:低壓第二液體 164:低壓混合液體 165:暖混合容器製冷進料 166、167:混合容器製冷進料 168:冷卻低壓氣體混合物容器製冷劑 169:冷卻混合容器製冷劑 170:混合容器再循環流 171:低壓混合容器再循環流 172:低壓氣體混合物容器再循環流 173:减壓氣體混合物容器再循環流 174:冷卻混合容器製冷劑 175:混合容器的積聚液體 176:加壓的積聚液體 181、182:第一混合製冷劑液體 183、183A、183B:低壓混合製冷劑再循環流 184、185:第二混合製冷劑液體 191:混合製冷劑純化器再生進料 192:含雜質再生流 193:第二製冷劑純化器再生進料 194:第二含雜質再生物流 191混合製冷劑純化器再生進料 192含雜質再生流 193第二製冷劑純化器再生進料 194第二含雜質再生物流 201、202、203、204、205:純化氫進料 206:兩相氫進料 207:液態氫産物 208:冷氫蒸汽 209、210、211:暖氫蒸汽流 212:第一補充製冷劑部分 213、220:第一補充製冷劑 214:第二補充製冷劑部分 215:第二補充製冷劑 216、219:補充製冷劑再循環 217:剩餘補充製冷劑 218:冷補充製冷劑 221:第一氫製冷劑 222:第一膨脹器進料 223:第二冷熱交換器製冷劑進料 224:第一氫膨脹器産物 225:第一氫膨脹器産物 226:第二氫製冷劑 227:第二膨脹器進料 228:第二氫膨脹器産物 229:冷製冷劑進料 231:第三冷熱交換器製冷劑進料 232:第三氫製冷劑 233:兩相氫製冷劑 234:冷氫製冷劑蒸汽 235:第二冷製冷劑進料 236:第三冷製冷劑進料 237:液體製冷劑 238:第二兩相製冷劑 251:第一補充製冷劑 252:補充製冷劑返回流
圖1是示出本公開的系統的實施例的預冷卻部分的第一實施例的過程流程圖。
圖2是示出本公開系統的實施例的液化部分的實施例的過程流程圖。
圖3是示出本公開的系統的實施例的預冷卻部分的第二實施例的過程流程圖。
圖4是示出本公開的系統的實施例的預冷卻部分的第三實施例的過程流程圖。
圖5是示出本公開的系統的實施例的預冷卻部分的第四實施例的過程流程圖。
1:冷卻熱交換器
2、3:正仲轉化催化劑
4:補充製冷劑膨脹器
5:補充製冷劑壓縮機
6:後冷器
7:冷箱
11:第一混合氣體壓縮機
12:第一壓縮機後冷卻器
13:混合容器
14:第二混合氣體壓縮機
15:第二壓縮機後冷卻器
16:分離裝置
17:第三混合氣體壓縮機
18:第三壓縮機後冷卻器
19:高壓蓄能器
20:第一混合製冷劑分離器
21:第二混合製冷劑分離器
22:混合製冷劑純化器
23:第二製冷劑純化器
24:低壓氣體混合物容器
41:第一相分離器閥
42:第二相分離閥
43:混合容器閥
44:低壓氣體混合物容器閥
45、46:製冷膨脹裝置
48:液體膨脹裝置
49:泵
101:高壓氫進料
102:預冷卻氫進料
103:冷氫再循環流
104:暖氫再循環流
111:高壓補充製冷劑
112:冷高壓補充製冷劑流
113:冷補充製冷劑流
114:暖低壓補充製冷劑流
115:熱壓縮補充製冷劑流
121:低壓氣體混合物
122:第一中壓混合物
123:第二混合物
124:第二中壓混合物
125:第三混合物
126:高壓混合物
127:第二相分離器蒸汽
128:第一冷卻混合製冷劑
129:第一混合製冷劑蒸汽
130:第二冷卻混合製冷劑流
131:第二混合製冷劑蒸汽
132:純化的氦流
133:冷卻製冷劑
134:低溫製冷劑
141:低壓製冷劑
142:暖混合製冷劑
143:低壓氣體混合物容器進料
151:中壓製冷劑
152:混合容器再循環進料
161:低壓第一液體
162:第二液體
163:低壓第二液體
164:低壓混合液體
166、167:混合容器製冷進料
168:冷卻低壓氣體混合物容器製冷劑
169:冷卻混合容器製冷劑
170:混合容器再循環流
171:低壓混合容器再循環流
172:低壓氣體混合物容器再循環流
173:减壓氣體混合物容器再循環流
174:冷卻混合容器製冷劑
175:混合容器的積聚液體
176:加壓的積聚液體
181、182:第一混合製冷劑液體
183:低壓混合製冷劑再循環流
184、185:第二混合製冷劑液體
191:混合製冷劑純化器再生進料
192:含雜質再生流
193:第二製冷劑純化器再生進料
194:第二含雜質再生物流

Claims (53)

  1. 一種用混合製冷劑冷卻包含氫或氦的進料流的系統，包括： a. 預冷卻熱交換器，其具有進料流冷卻通道、第一製冷劑冷卻通道、第二製冷劑冷卻通道和製冷劑加溫通道； b. 壓縮系統，其具有與製冷劑加溫通道流體連通的入口，並配置成接收和增加製冷劑蒸汽流的壓力，該製冷劑蒸汽流包括與至少一種其他製冷劑混合的氫氣和/或氦氣，使得混合物的分子量大於6kg/kgmol，所述壓縮系統具有與第一製冷劑冷卻通道流體連通的出口； c. 第一製冷劑分離裝置，其配置成接收來自預冷卻熱交換器中的第一製冷劑冷卻通道的流體，所述第一製冷劑分離裝置具有與製冷劑加溫通道流體連通的液體出口和蒸汽出口； d. 製冷劑純化器，其具有與第一製冷劑分離裝置的蒸汽出口流體連通的純化器入口和與第二製冷劑冷卻通道流體連通的出口，所述第二製冷劑冷卻通道具有與製冷劑加溫通道流體連通的出口
  2. 根據請求項1所述的系統，其中，所述壓縮系統包括：第一級間壓縮機，其具有與所述製冷劑加溫通道流體連通的入口和出口；第一級間後冷卻器，其具有配置成接收來自第一級間壓縮機的流體的入口和出口；高壓蓄能器，其具有與第一級間後冷卻器出口流體連通的入口，所述高壓蓄能器具有蒸汽出口和液體出口，所述蒸汽出口與所述第一製冷劑冷卻通道流體連通，並且所述液體出口與壓縮系統流體連通。
  3. 根據請求項2所述的系統，還包括級間分離裝置，其具有與所述第一級間後冷卻器出口流體連通的入口，具有與所述高壓蓄能器流體連通的蒸汽出口和與所述壓縮系統流體連通的液體出口。
  4. 根據請求項3所述的系統，其中，所述製冷劑加溫通道包括低壓製冷劑加溫通道和中壓製冷劑加溫通道，並且其中，所述壓縮系統包括混合氣體壓縮機，其具有配置成接收來自低壓製冷劑加溫通道的流體的入口；混合氣體後冷卻器，其具有配置成接收來自混合氣體壓縮機的流體的入口；混合裝置，其具有配置成接收來自混合氣體後冷卻器的流體的第一入口、配置成接收來自所述中壓製冷劑加溫通道的流體的第二入口、第三入口、與第一級間壓縮機流體連通的混合裝置蒸汽出口、配置成接收來自所述級間分離裝置的蒸汽出口的流體的第二級間壓縮機、配置成接收來自第二級間壓縮機的流體並將流體引導至高壓蓄能器的第二級間後冷卻器，並且還包括同時傳熱傳質控制系統，其保持對離開混合裝置蒸汽出口的混合製冷劑蒸汽的構成和熱性質的控制，所述同時傳熱傳質控制系統包括以下中的至少一個： i) 混合容器閥，其具有配置成接收來自級間分離裝置液體出口和高壓蓄能器液體出口的流體的閥入口和配置成當混合容器閥打開時將流體引導至混合裝置的第三入口的閥出口； ii) 混合氣體後冷卻器；和/或 iii) 第一和/或第二級間後冷卻器。
  5. 根據請求項4所述的系統，其中，所述混合裝置包括與所述低壓製冷劑加溫通道和/或中壓製冷劑加溫通道流體連通的液體出口。
  6. 根據請求項5所述的系統，還包括泵，所述泵具有與所述混合裝置液體出口流體連通的泵入口和與所述低壓製冷劑加溫通道和/或中壓製冷劑加溫通道流體連通的泵出口，所述泵包括在所述同時傳熱傳質控制系統中。
  7. 根據請求項4所述的系統，其中，所述混合裝置包含加熱盤管，並且所述加熱盤管包括在所述同時傳熱傳質控制系統中。
  8. 根據請求項1所述的系統，其中，所述製冷劑純化器選自吸附劑、凍結裝置和蒸餾塔。
  9. 根據請求項1所述的系統，其中，第一製冷劑純化器再生流被再循環至所述壓縮系統。
  10. 根據請求項9所述的系統，其中，第二製冷劑純化器再生流通過在所述預冷卻熱交換器的進料流冷卻通道的上游將其排出或再循環其而從液化過程移除。
  11. 根據請求項1所述的系統，其中，所述預冷卻熱交換器具有至少一個補充製冷劑冷卻通道和至少一個補充製冷劑加溫通道。
  12. 根據請求項11所述的系統，其中，至少一部分補充製冷劑用於向外部過程或系統提供製冷。
  13. 根據請求項1所述的系統，其中，所述進料流和混合製冷劑在組合純化器中被純化，並且所得到的純化器産物被分離，其中一部分純化器産物被引導至所述進料流冷卻通道，而另一部分被引導至所述壓縮系統。
  14. 根據請求項1所述的系統，還包括具有內部和外部的隔熱冷箱，其中，所述預冷卻熱交換器位於所述冷箱的內部，而所述壓縮系統位於所述冷箱的外部。
  15. 根據請求項1所述的系統，還包括在低於環境溫度下運行的主製冷劑膨脹裝置，所述主製冷劑膨脹裝置配置爲從所述第一製冷劑分離裝置的液體出口接收主製冷劑，降低所接收的主製冷劑的溫度和壓力，從而提供膨脹的主製冷劑，並將膨脹的主製冷劑引導至所述製冷劑加溫通道。
  16. 一種液化包含氫或氦的進料流的方法，包括以下步驟： a. 將氫或氦製冷劑與分子量高於氫或氦的至少一種附加製冷劑組分混合，形成分子量爲至少6kg/kgmol的混合製冷劑； b. 使用包含至少一個動態壓縮機或動態壓縮機級的壓縮系統壓縮混合製冷劑； c. 在至少75K的溫度下從氫或氦製冷劑中分離至少一種附加製冷劑組分，以獲得剩餘的氫或氦製冷劑； d. 使用剩餘的氫或氦製冷劑冷卻氫或氦進料流，以從包含氫或氦的進料流産生液態氫或氦産物。
  17. 根據請求項16所述的方法，其中，所述至少一種附加製冷劑組分選自包含至少三個碳原子或氖的烴、部分氟化烴和全氟化烴。
  18. 根據請求項16所述的方法，其中，步驟c使用部分冷凝和吸附來完成。
  19. 根據請求項16所述的方法，其中，步驟c使用部分冷凝和在不同溫度下操作的至少兩個吸附步驟來完成，其中在第一溫度下除去所述至少一種附加組分，在比第一溫度低的第二溫度下除去包含氫或氦的進料流中的雜質，並且還包括排出除去的雜質的步驟。
  20. 根據請求項16所述的方法，還包括以下步驟：在熱交換器中使用在步驟c中分離的至少一種附加製冷劑組分向包含氫或氦的進料流提供製冷。
  21. 根據請求項20所述的方法，還包括以下步驟：將由所述至少一種附加製冷劑提供的製冷從所述熱交換器輸出到第二過程。
  22. 根據請求項21所述的方法，其中，使用低於環境溫度的補充製冷劑流將由所述至少一種附加製冷劑提供的製冷從所述熱交換器輸出。
  23. 根據請求項20所述的方法，其中，在熱交換器中使用在步驟c中分離的至少一種附加製冷劑組分向包含氫或氦的進料流提供製冷的步驟包括從熱交換器中除去兩相流。
  24. 根據請求項16所述的方法，其中，冷卻氫或氦進料流的步驟在位於冷箱內的熱交換器內進行，使用壓縮系統壓縮所述混合製冷劑的步驟在冷箱外部進行。
  25. 一種用混合製冷劑冷卻包括氫或氦的低溫流體進料流的系統，包括： a. 預冷卻熱交換器，其具有預冷卻進料流冷卻通道、低壓製冷劑加溫通道、中壓製冷劑加溫通道、第一製冷劑冷卻通道和第二製冷劑冷卻通道； b. 混合氣體壓縮機，其配置成從低壓製冷劑加溫通道接收混合製冷劑蒸汽流； c. 與混合氣體壓縮機流體連通的混合氣體後冷卻器； d. 混合裝置，其具有與混合氣體後冷卻器流體連通的第一入口、第二入口和混合裝置蒸汽出口，所述第二入口配置成接收來自中壓製冷劑加溫通道的混合製冷劑蒸汽流； e. 與混合裝置蒸汽出口流體連通的第一級間壓縮機； f. 與第一級間壓縮機流體連通的第一級間後冷卻器； g. 高壓蓄能器，其與第一級間後冷卻器流體連通，並具有高壓蓄能器蒸汽出口和高壓蓄能器液體出口，所述高壓蓄能器蒸汽出口與第一製冷劑冷卻通道流體連通，所述高壓蓄能器液體出口與中壓製冷劑加溫通道流體連通； h. 第一製冷劑分離裝置，其與第一製冷劑冷卻通道流體連通，並具有與低壓製冷劑加溫通道流體連通的第一製冷劑分離裝置液體出口和與第二製冷劑冷卻通道流體連通的第一製冷劑分離裝置蒸汽出口； i. 第二製冷劑分離裝置，其與第二製冷劑冷卻通道流體連通，並具有與低壓製冷劑加溫通道流體連通的第二製冷劑分離裝置液體出口和第二製冷劑分離裝置蒸汽出口； j. 製冷劑純化器，其具有與第二製冷劑分離裝置蒸汽出口流體連通的純化器入口和純化器出口，其中純化器出口與低壓製冷劑加溫通道和中壓製冷劑加溫通道流體連通。
  26. 根據請求項25所述的系統，還包括： k. 液化熱交換器，其具有配置成從預冷卻進料流冷卻通道接收預冷卻進料流的液化進料流冷卻通道、配置成將製冷劑引導至預冷卻熱交換器的低壓製冷劑加溫通道的液化低壓製冷劑加溫通道、配置成將製冷劑引導至預冷卻熱交換器的中壓製冷劑加溫通道的液化中壓製冷劑加溫通道、與純化器出口流體連通的第三製冷劑冷卻通道和配置成從第三製冷劑冷卻通道接收第一製冷劑部分的第四製冷劑冷卻通道； l. 第一膨脹裝置，其配置爲從第三製冷劑冷卻通道接收第二製冷劑部分，並將膨脹的第二製冷劑部分引導至液化中壓製冷劑加溫通道； m. 第二膨脹裝置，其配置爲從第四製冷劑冷卻通道接收冷卻的第一製冷劑部分，並將膨脹的冷卻的第一製冷劑部分引導至液化低壓製冷劑加溫通道。
  27. 根據請求項26所述的系統，其中，所述液化熱交換器包括包含所述第三製冷劑冷卻通道的第一液化熱交換器和包含所述第四製冷劑冷卻通道的第二液化熱交換器，並且其中，所述液化進料流冷卻通道、液化低壓製冷劑加溫通道和液化中壓製冷劑加溫通道穿過所述第一和第二液化熱交換器。
  28. 根據請求項26所述的系統，還包括穿過所述液化熱交換器和預冷熱交換器的再循環通道，並且還包括産物膨脹裝置和産物分離裝置，所述産物膨脹裝置配置爲從所述液化進料流冷卻通道接收液體産物流，並且將所得的膨脹産物流體流引導至産物分離裝置，所述産物分離裝置具有與再循環通道流體連通的産物分離裝置蒸汽出口和産物分離裝置液體出口。
  29. 根據請求項25所述的系統，還包括製冷劑膨脹裝置，其具有與所述高壓蓄能器的液體出口流體連通的入口和與所述中壓製冷劑加溫通道流體連通的出口。
  30. 根據請求項25所述的系統，其中，所述混合裝置包含噴霧器和/或加熱盤管。
  31. 根據請求項25所述的系統，其中，所述預冷卻熱交換器還包括第一補充製冷劑加溫通道、第二補充製冷劑加溫通道和補充製冷劑冷卻通道，並且還包括： k. 第一補充製冷劑壓縮機，其配置成從第一補充製冷劑加溫通道接收第一補充製冷劑蒸汽流； l. 與第一補充製冷劑壓縮機流體連通的第一補充後冷卻器； m. 第二補充製冷劑壓縮機，其與第一補充後冷卻器流體連通，並配置成從第二補充製冷劑加溫通道接收第二補充製冷劑蒸汽流； n. 與第二補充製冷劑壓縮機流體連通的第二補充後冷卻器，所述第二補充後冷卻器具有第二補充後冷卻器出口，其配置成將流體引導至補充製冷劑冷卻通道； o. 第三膨脹裝置，其具有與補充製冷劑冷卻通道流體連通的第三膨脹裝置入口和與第二補充製冷劑加溫通道流體連通的第三膨脹裝置出口； p. 第四膨脹裝置，其具有與補充製冷劑冷卻通道流體連通的第四膨脹裝置入口和與第一補充製冷劑加溫通道流體連通的第四膨脹裝置出口。
  32. 根據請求項25所述的系統，其中，所述混合氣體壓縮機和第一級間壓縮機是動態壓縮機或成級動態壓縮機。
  33. 根據請求項25所述的系統，其中，所述混合裝置包括混合裝置液體出口，並且還包括： k. 與第一級間壓縮機流體連通並具有級間分離裝置蒸汽出口和級間分離裝置液體出口的級間分離裝置； l. 與級間分離裝置蒸汽出口流體連通的第二級間壓縮機； m. 第二級間後冷卻器，其具有與第二級間壓縮機流體連通的入口和與高壓蓄能器流體連通的出口； n. 所述混合裝置液體出口、所述級間分離裝置液體出口和所述高壓蓄液器液體出口配置成將離開混合裝置、級間分離裝置和高壓蓄液器的液體合併，使得形成合併製冷劑液體流並將其引導至低壓製冷劑加溫通道和中壓製冷劑加溫通道。
  34. 根據請求項33所述的系統，其中，所述預冷卻熱交換器包括合併製冷劑液體流冷卻通道，並且其中，所述合併製冷劑液體流在被引導至所述低壓製冷劑加溫通道之前在合併製冷劑液體流冷卻通道中被冷卻。
  35. 根據請求項33所述的系統，其中，所述混合氣體壓縮機、第一級間壓縮機和第二級間壓縮機是動態壓縮機或成級動態壓縮機。
  36. 根據請求項25所述的系統，其中，所述第一製冷劑分離裝置液體出口也與所述中壓製冷劑加溫通道流體連通。
  37. 根據請求項36所述的系統，還包括：第五膨脹裝置，其配置成接收來自所述第一製冷劑分離裝置液體出口的流體並將膨脹的流體引導至所述中壓製冷劑加溫通道；以及第六膨脹裝置，其配置成接收來自第一製冷劑分離裝置液體出口的流體並將膨脹的流體引導至所述低壓製冷劑加溫通道。
  38. 根據請求項25所述的系統，還包括與所述製冷劑純化器和混合氣體壓縮機流體連通的製冷劑純化器管綫，並且配置爲使得製冷劑純化器再生流從所述製冷劑純化器再循環至所述壓縮系統。
  39. 根據請求項25所述的系統，其中，所述預冷卻熱交換器還包括補充製冷劑加溫通道和補充製冷劑冷卻通道，並且還包括： k. 補充製冷劑壓縮機，其配置成從補充製冷劑加溫通道接收第一補充製冷劑蒸汽流； l. 補充後冷卻器，其具有與補充製冷劑壓縮機流體連通的入口和與補充製冷劑冷卻通道流體連通的出口； m. 第三膨脹裝置，其具有與補充製冷劑冷卻通道流體連通的入口和與補充製冷劑加溫通道流體連通的第三膨脹裝置出口。
  40. 根據請求項39所述的系統，其中，所述混合氣體壓縮機、第一級間壓縮機和補充製冷劑壓縮機是動態壓縮機或成級單個動態壓縮機。
  41. 根據請求項25所述的系統，其中，所述製冷劑純化器選自吸附劑、凍結裝置和蒸餾塔。
  42. 根據請求項25所述的系統，其中，所述製冷劑純化器是凍結裝置。
  43. 根據請求項42所述的系統，還包括製冷劑純化器管綫，其與所述凍結裝置和混合氣體壓縮機流體連通，並且配置成使得製冷劑純化器再生流從所述凍結裝置再循環到所述壓縮系統。
  44. 根據請求項42所述的系統，其中，所述製冷劑純化器是純化器熱交換器。
  45. 根據請求項44所述的系統，其中，所述純化器熱交換器是硬焊鋁熱交換器或管式熱交換器。
  46. 根據請求項44所述的系統，其中，所述純化器熱交換器包括過濾器，其配置爲捕獲冷凍的高分子量物質。
  47. 根據請求項25所述的系統，其中，所述製冷劑純化器是具有第一製冷劑純化器出口的第一製冷劑純化器，並且還包括具有與第一製冷劑純化器出口流體連通的第二製冷劑純化器入口的第二製冷劑純化器，其中第一製冷劑純化器配置爲去除沸點高於80K的較高分子量雜質，並且第二製冷劑純化器配置爲去除較輕分子量雜質。
  48. 根據請求項47所述的系統，其中，所述較高分子量雜質包括烴，所述較輕分子量雜質包括氮和/或氬。
  49. 根據請求項48所述的系統，還包括製冷劑純化器管綫，其與所述第一製冷劑純化器和混合氣體壓縮機流體連通，並且配置成使得包括較高分子量雜質的製冷劑純化器再生流從所述凍結裝置再循環至所述壓縮系統。
  50. 根據請求項49所述的系統，其中，所述第二製冷劑純化器配置成將所述較輕分子量雜質排放至大氣。
  51. 根據請求項47所述的系統，還包括在所述預冷卻熱交換器中的純化製冷劑冷卻通道，其配置爲接收來自所述第一製冷劑純化器出口的流體，並將冷卻流體引導至所述第二製冷劑純化器入口。
  52. 根據請求項25所述的系統，其中，所述製冷劑純化器配置爲從製冷劑流中去除氮和/或氬雜質以及碳氫化合物雜質。
  53. 根據請求項52所述的系統，還包括製冷劑純化器管綫，其與所述製冷劑純化器和混合氣體壓縮機流體連通，並且配置成使得包括氮和/或氬雜質以及碳氫化合物雜質的製冷劑純化器再生流從所述凍結裝置再循環至所述壓縮系統。
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US3490245A (en) 1966-12-20 1970-01-20 Texaco Inc Self-cleaning regenerators for cryogenic systems
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FR2723183B1 (fr) 1994-07-29 1997-01-10 Grenier Maurice Procede et installation de liquefaction d'hydrogene
DE102006021620B4 (de) * 2006-05-09 2019-04-11 Linde Ag Vorbehandlung eines zu verflüssigenden Erdgasstromes
EP3163236A1 (en) 2015-10-27 2017-05-03 Linde Aktiengesellschaft Large-scale hydrogen liquefaction by means of a high pressure hydrogen refrigeration cycle combined to a novel single mixed-refrigerant precooling
CN113959175B (zh) * 2021-10-20 2023-01-31 北京石油化工工程有限公司 一种用于大规模制备液氢的方法与***

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